Презентация к уроку физики по теме "Идеальный газ, основное уравнение МКТ идеального газа" для 10 класса

ИДЕАЛЬНЫЙ ГАЗ. ТЕМПЕРАТУРА. ОСНОВНОЕ УРАВНЕНИЕ МКТ ГАЗОВ. § 61­67  ОСНОВЫ МКТ ИДЕАЛЬНОГО ГАЗА (10 час)

I. ОСОБЕННОСТИ ИДЕАЛЬНОГО ГАЗА частицами   ИДЕАЛЬНЫЙ ГАЗ ­ модель,  соответствующая газу,  взаимодействием  между  которого  пренебрежимо мало.  УСЛОВИЯ ИДЕАЛЬНОГО ГАЗА: •Диаметр  молекул  много  меньше  ND  расстояния между ними: D<

ПАРАМЕТРЫ                                                         ( МАКРОСКОПИЧЕСКИЕ МИКРОСКОПИЧЕСКИЕ (МАКРО­) – параметры больших масштабов, характеризующие свойства Г как   целого ( , TVpm ) , , (МИКРО­) – параметры малых масштабов, характеризующие движение  отдельных молекул kEpvm ) ( , , , 0 приборы для измерения  (весы, манометр, термометр)          не учитывают внутреннее                                                                      строение вещества СТАТИСТИЧЕСКИЙ МЕТОД ОПИСАНИЯ – изучение  свойств  макросистем на основе анализа теплового движения огромного  числа  частиц (с учетом внутреннего строения)  

II. ТЕМПЕРАТУРА,ЕЁ ФИЗИЧЕСКИЙ   СМЫСЛ. 1. ТЕМПЕРАТУРА?        ТЕПЛОТА      ТЕПЛОРОД (невидимая, невесомая    Ж)     ДВИЖЕНИЕ ЧАСТИЦ ВЕЩЕСТВА  •Ломоносов М.В. (Россия) – теория •Румфорд, Дэви (Англия) – опытное обоснование •Степень нагретости тела (холодное, горячее) •Указывает направление теплового обмена (от нагретого к холодному) •Характеризует тепловое равновесие – состояние, при котором все            макропараметры системы неизменны  t°C=const,        p,V=const   ТЕМПЕРАТУРА (t°C,T) – СФВ, характеризующая состояние  теплового   равновесия макросистемы.

ОТ ФАРЕНГЕЙТА ДО КЕЛЬВИНА КЕЛЬВИН (ТОМСОН Уильям)  (Англия) (1824­1907) ФАРЕНГЕЙТ  Габриель    (Германия)   (1686­1736) РЕОМЮР  Антуан  (Франция) (1683­1757) ЦЕЛЬСИЙ  Андерс  (Швеция) (1701­44),  ЛИННЕЙ Карл  (Швеция) (1707­1778)

ШКАЛА ФАРЕНГЕЙТА (1724г) 212  (кипение воды) 96  (температура человека) 32   (вода + лёд) 0  (лёд + вода + нашатырь + поваренная соль)  (1 °F) равен 1/180 разности температур кипения  воды и таяния льда при атмосферном давлении

ШКАЛА РЕОМЮРА  (1730 г.)  80 Кипение воды R 0   (таяние льда)  (1ºR) равен 1/80 разности температур кипения  воды и таяния льда при атмосферном давлении

ШКАЛА  ЦЕЛЬСИЯ (1742г)          С 100 С (плавление льда) 0 С (кипение воды)  (1 °С) равен 1/100 разности температур плавления  льда и кипения воды при атмосферном давлении

II. ТЕМПЕРАТУРА,ЕЁ ФИЗИЧЕСКИЙ   СМЫСЛ. 2. ИЗМЕРЕНИЕ ТЕМПЕРАТРЫ            ТЕРМОМЕТР      Основные требования: Тепловой контакт (тело + термометр) Тепловое равновесие  Масса тела >>массы термометра Термометрическая шкала –   система  сопоставимых  числовых  значений  температуры      реперные точки (постоянные) –  фиксируемые  основные  температуры  шкалы  (кипение и отвердевание воды)  

II. ТЕМПЕРАТУРА,ЕЁ ФИЗИЧЕСКИЙ   СМЫСЛ.       3. ФИЗИЧЕСКИЙ СМЫСЛ ТЕМПЕРАТУРЫ  характеризует состояние теплового равновесия          интенсивность теплового движения    KE  ТЕМПЕРАТУРА (T) – СФВ, мера средней кинетической энергии  хаотического поступательного движения молекул тела :                E k  3 2 kT  E k i 2 kT • СТЕПЕНЬ СВОБОДЫ (i) : i=3 (одноатомная молекула, 3 направления движения (пост.)) i=5 (двухатомная молекула, 5 направлений движения (3пост. и  2 вращат.) i=6 (трех­ и более атомная молекула)

У. Томсон (Англия) (лорд Кельвин) •1848 г. – установление термодинамической шкалы абсолютных  температур – ШКАЛА КЕЛЬВИНА              T – абсолютная температура     (T>0, [T]=1K) АБСОЛЮТНЫЙ НУЛЬ ТЕМПЕРАТУРЫ (0К) – температура,  при которой должно прекратиться тепловое движение  молекул  (Ек=0)               АБСОЛЮТНЫЙ НУЛЬ НЕДОСТИЖИМ  ПОСТОЯННАЯ БОЛЬЦМАНА (К) –  коэффициент, переводящий температуру из градусной  меры (К)  в энергетическую(Дж) и обратно.             К=1,38 10 ­23 Дж/К

ШКАЛА  КЕЛЬВИНА (1848г)          К 373   (кипение воды) 273   (таяние льда) 0   (абсолютный нуль)  (1К) равен 1/100 разности температур кипения  воды и таяния льда при атмосферном давлении

ТЕРМОДИНАМИЧЕСКАЯ ШКАЛА КЕЛЬВИНА t°C          100              0                ­273                                                                                                         1K=1°C TK          373             273               0                                                                           T=273,16K    ­ тройная точка воды (  различия между Ж,Г,Т)                                                                              ФОРМУЛЫ СВЯЗИ: t=T­273 °С  T=(t+273°)K  РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЭНЕРГИИ ПО СТЕПЕНЯМ СВОБОДЫ: i 2 Еk  kT

4. СКОРОСТЬ ТЕПЛОВОГО ДВИЖЕНИЯ  МОЛЕКУЛ        Е k  E k  kT 3 2 2mv 2  2 vm 0 2  3 2 kT  2 v  kT 3 m 0  kTN 3  А  3 RT        СРЕДНЯЯ  КВАДРАТИЧНАЯ      УНИВЕРСАЛЬНАЯ  ГАЗОВАЯ  СКОРОСТЬ           ПОСТОЯННАЯ                                   (ТЕПЛОВАЯ СКОРОСТЬ)      R=8,31 ДжК/моль                                    3 RT  2  vкв  v kN А  R

III. ОСНОВНОЕ УРАВНЕНИЕ МКТ ГАЗОВ, СЛЕДСТВИЯ ИЗ НЕГО ОСНОВНОЕ УРАВНЕНИЕ МКТ ГАЗОВ – уравнение, устанавливающее      связь между макропараметрами (р,n) и микропараметрами (m ,v) •1857 г. – Р. Клаузиус  (Германия) – основное уравнение МКТ газов­            давление газа (результат ударов молекул газа со стенками сосуда) p  1 nm 3 0 2

ОСНОВНЫЕ   ЗАКОНОМЕРНОСТИ:        • Молекулы идеального газа в отсутствие внешних сил равномерно  распределяются в пространстве Пространство 3­х мерно, евклидово, все направления равноправны  оси Ох, Оу, Оz – равноправны     v v  x  x закон  N N N v  у v  z    N N N v  у v  z v 2 x  2 v 1 3 Паскаля                                                                2  •Средняя скорость  v v 2 x v 2 y  v 2 z v 2 x  v v 2 z 2 y •Средняя квадратичная  скорость v i N  1 N v  v  Const 2 v  v N  N 1 2  v кв  2 v

СЛЕДСТВИЯ ИЗ УРАВНЕНИЯ МКТ: p  1 nm 3 0 2 E K  2 vm 0 2  p 2 3 nE K EK  3 2 kT  p nkT  n p kT n  710,2 25 3  м  число .. Лошмидта ..( при .. T  273 pK ,  10 5 Па )  mn 0 1 p 2 3  mN 0 V  m V ЗАКОН  ДАЛЬТОНА: pСМ ....  p 1  p 2 Давление смеси идеальных газов равно сумме  парциальных давлений   входящих в неё газов